Hiukkasia ei voi nähdä. Jos joku käskee sinua katsomaan atomia paljain silmin, sinulla ei ole paljon onnea. Sama pätee varmasti myös kvanttimekaniikasta puhuttaessa. Jos sinun täytyy katsoa mitä tahansa kvanttiskaalalla, se on erityisen vaikeaa – ja tämä koskee tietenkin myös hiukkasvuorovaikutuksia.
Siinä tapauksessa sinun on parhaimmillaan hankittava kaavio. Yksi yleisimmin keskustelluista ja viitatuista kaavioista on Feynmanin kaavio, joka esiintyy lähinnä kvanttihiukkasfysiikassa. Tämä johtuu siitä, että Feynman-diagrammi pystyi mullistamaan kvanttifysiikan vuorovaikutusten kaavioinnin sellaisena kuin me sen tunnemme demonstroimalla energian siirtymistä sekä hiukkasten siirtymistä tavalla, jota ei oikeastaan aiemmin ollut esitetty fysikaalisesti.
Feynman-diagrammit voitaisiin jakaa kahteen eri ”järjestykseen”. Näitä järjestyksiä (ja niiden välisiä alueita) voi ajatella pyramideina, joissa on eri tasoja. Mitä enemmän ymmärrystä saat riippuen siitä, missä kohtaa pyramidia olet, koska sitä enemmän pystyt näkemään alapuolellesi.
- Alemman järjestyksen diagrammi. Näissä kaavioissa saat perustavanlaatuisimman yleiskuvan siitä, mitä sinun on tiedettävä, ja sinulla on perus teoriat ja ymmärrys siitä, miten hiukkaset toimivat.
- Korkeamman kertaluvun kaavio. Mitä korkeamman kertaluvun kaavioon pääset, sitä enemmän tietoa saat todennäköisesti häiriöstä sekä ymmärrystä hiukkasten liikkeestä. Vaikka yhdellä kaaviolla on kuitenkin valmiudet tietyn kohdan ymmärtämiseen, fysiikassa on lähes elintärkeää saada useita esitystapoja kaikkien yhtälöiden ymmärtämiseksi.
Tässä mielessä Feynmanin diagrammeja on parempi ajatella häiriösarjoina, mikä tarkoittaa, että se on sarja funktioita, jotka jatkavat siitä, mihin edellinen jäi, luodakseen lisää ymmärrystä tietystä yhtälöketjusta tai aiheesta.
Katsottaessa diagrammeja, ei-turbatiiviset efektit, kuten tunneloituminen, eivät näy, mikä on tärkeää huomioida yrittäessä ymmärtää niitä. Tämä tapahtuu siksi, että mikä tahansa nollaa nopeammin menevä efekti on polynominen ei vaikuta Taylorin sarjaan, joka sopii Feynmanin kaavioihin suhteellisen usein.
Jos katsot varsinaista kaaviota, jaottelussa on muutama pääosa.
Ensimmäinen asia, joka kannattaa katsoa, ovat suorat viivat. Yllä olevassa kaaviossa nämä viivat edustavat elektroneja tai positronia, joka on periaatteessa ikään kuin elektronin paha kaksoisversio – se on sen vastakohta. Nuolet osoittavat, miten energia virtaa, tai pikemminkin, mihin suuntaan elektronit kulkevat. Kiemurteleva viiva edustaa fotoneja sekä gammasäteilyenergiaa, ja sitä käytetään yllä olevissa kaavioissa silloittamaan elektronien liikettä.
Jokaista kaaviota tarkastellaan kahdessa ulottuvuudessa, joista toinen on aika ja toinen tietty sijainti avaruudessa.
Vaikka tarkka sijainti voi vaihdella kaaviossa riippuen siitä, onko se pystysuorassa vai vaakasuorassa asennossa, nämä ulottuvuudet pätevät jokseenkin mihin tahansa Feynmanin kaavioon, jonka näet tuolla. Lisäksi diagrammeja löytyy vaihtelevan monimutkaisina. Esimerkiksi edellä esitetyn kaltaista yksinkertaisempaa diagrammia pidettäisiin alemman asteen diagrammina, kun taas jokin monimutkaisempi kuuluu korkeamman asteen diagrammiin.